JPWO2016035791A1 - ハイブリッド車両用油圧制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このハイブリッド車両用油圧制御装置では、機械式オイルポンプの吐出油が流れる油路と、電動オイルポンプの吐出油が流れる油路にそれぞれ逆止弁を設け、吐出油量が多い方のオイルポンプからの作動油が摩擦クラッチ及び駆動力伝達機構に供給されるようになっている。
前記ライン圧油路は、機械式オイルポンプから吐出された作動油を、駆動力伝達機構へ供給する。
前記ライン圧制御弁は、ライン圧油路に設けられ、このライン圧油路の油圧を調圧すると共に、クラッチ圧油路を介してライン圧油路での余剰油を摩擦クラッチへ供給する。
前記切替弁は、電動オイルポンプの吐出油路に設けられ、この吐出油路を、ライン圧油路とクラッチ圧油路とのいずれか一方に接続する。
前記油路制御手段は、電動オイルポンプと、ライン圧制御弁と、切替弁と、を制御する。そして、駆動力伝達機構及び摩擦クラッチを作動油によって動作させるとき、機械式オイルポンプの吐出油量が、駆動力伝達機構と摩擦クラッチで必要な作動油量よりも少ない場合、電動オイルポンプを作動させると共に、切替弁によって吐出油路をクラッチ圧油路に接続する。
そのため、電動オイルポンプの吐出油を、吐出油路から切替弁を介して摩擦クラッチに供給することができ、摩擦クラッチの作動応答性の低下を防止することができる。
すなわち、電動オイルポンプを作動すると共に、吐出油路をクラッチ圧油路に接続したことで、電動オイルポンプから吐出した作動油を摩擦クラッチに直接供給し、摩擦クラッチの作動に必要な油圧を確保することができる。
この結果、クラッチ圧油路(摩擦クラッチへの油供給路)がライン圧油路(駆動力伝達機構への油供給路)の下流側にあっても、エンジン始動時の摩擦クラッチの作動応答性の低下を防止することができる。
まず、実施例1のハイブリッド車両用油圧制御装置の構成を、「ハイブリッド車両の全体システム構成」、「油圧制御回路の詳細構成」、「エンジン始動時油圧回路制御処理構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両を示す全体システム図である。以下、図1に基づいて、実施例1のハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。
この第1クラッチ3は、油圧アクチュエータにかかる油圧の大きさによって、エンジン2とモータ/ジェネレータ4との間を、完全締結/スリップ締結/解放に制御する。第1クラッチ3は、完全締結状態のとき、モータトルクとエンジントルクを第2クラッチ5へと伝達し、解放状態のとき、モータトルクのみを第2クラッチ5へと伝達する。
なお、第1クラッチ3の完全締結/スリップ締結/解放の制御は、油圧アクチュエータに対するストローク制御にて行われる。
実施例1の第2クラッチ5は、遊星ギヤによる無段変速機6の前後進切替機構に設けられた前進クラッチ5aと後退ブレーキ5bを流用している。つまり、前進走行時には、前進クラッチ5aが第2クラッチ5とされ、後退走行時には、後退ブレーキ5bが第2クラッチ5とされる。
なお、モータ回転数制御ができる三相交流の永久磁石型同期モータが、サブモータ12として用いられる。
前記「EVモード」は、第1クラッチ3を解放し、第2クラッチ5を締結してモータ/ジェネレータ4のみを駆動源に有する電気自動車モードである。
前記「HEVモード」は、第1,第2クラッチ3,5を締結してエンジン2とモータ/ジェネレータ4を駆動源に有するハイブリッド車モードである。
前記「HEV WSCモード」は、エンジン2を駆動して第1クラッチ3を締結すると共に、モータ/ジェネレータ4をモータ回転数制御とし、第2クラッチ5を要求駆動力相当の容量にてスリップ締結するCL2スリップ締結モードである。この「HEV WSCモード」は、駆動系にトルクコンバータのような回転差吸収継手を持たない場合に、「HEVモード」での停車からの発進域等において、エンジン2(アイドル回転数以上)と左右前輪10L,10Rの回転差を第2クラッチスリップ締結により吸収するために選択される。
また、このハイブリッドコントロールモジュール81は、電動オイルポンプ15の吐出油量と、後述するライン圧制御弁102と、後述する切替弁107の制御を行う油路制御手段である。すなわち、このハイブリッドコントロールモジュール81は、サブモータ12を駆動して電動オイルポンプ15を作動させる際、機械式オイルポンプ14の吐出油量(モータ回転数センサ87の検出値から演算)に応じて、電動オイルポンプ15の回転数制御を行う。また、第2クラッチ5の温度(クラッチ温度センサ88により検出)や、機械式オイルポンプ14の吐出油量に応じて、切替弁107の切替制御を行う。
この第1クラッチ制御では、第2クラッチ5に供給される油圧を作り出した際に生じた余剰油によって生じる油圧、又は、電動オイルポンプ15の吐出圧を元圧にして、第1クラッチ3に供給される油圧を制御する。また、第2クラッチ制御では、油圧制御回路100を介して供給されたライン圧PLを元圧にして、第2クラッチ5に供給される油圧を制御する。
図2は、実施例1のハイブリッド車両に備えられた油圧制御回路を示す油圧回路図である。以下、図2に基づいて、実施例1の油圧制御回路の詳細構成を説明する。
さらに、この油圧制御回路100では、切替弁107を切り替えて、電動オイルポンプ15から吐出された作動油を第1クラッチ3に直接供給する。
ここで、変速機調圧弁111aは、ライン圧油路101内のライン圧PLを元圧にしてプライマリプーリ6aやセカンダリプーリ6bに供給される変速圧を調圧する圧力調整弁である。第1分岐路101dを流れる作動油は、変速機調圧弁111aによって変速機圧に調圧された上、この変速機圧を元圧にしてプライマリプーリ6aに供給される油圧と、セカンダリプーリ6bに供給される油圧にそれぞれ調圧される。
また、第2クラッチ調圧弁111bは、ライン圧油路101内のライン圧PLを元圧にして第2クラッチ5の前進クラッチ5aや後退ブレーキ5bに供給される第2クラッチ圧を調圧する圧力調整弁である。第2分岐路101eを流れる作動油は、第2クラッチ調圧弁111bによって第2クラッチ圧に調圧された上、この第2クラッチ圧を元圧にして、前進クラッチ5aに供給される油圧と、後退ブレーキ5bに供給される油圧にそれぞれ調圧される。
なお、ライン圧油路101には、ライン圧油路101内の作動油圧力(ライン圧PL)を検出する第1圧力センサ94が設けられている。
すなわち、このライン圧制御弁102は、スプール102aの一方(ここでは右側)に信号圧及びスプリング力がかかり、他方(ここでは左側)にライン圧PLがかかるようになっている。そして、ハイブリッドコントロールモジュール81からの指示値によって信号圧が変化し、スプール102aの右側からの力が勝つとライン圧油路101に供給された作動油の逃げ場がなくなり、ライン圧PLが上昇する。また、ライン圧PLが上昇しすぎると、スプール102aを左側から押す力が増大し、圧力を逃がすためのポートを開いて減圧され、ライン圧PLを調圧する。
ここで、ライン圧制御弁102は、クラッチ圧油路103が接続されたクラッチ圧供給ポート102bと、ドレン回路112に接続された不図示のドレンポートと、を有している。このライン圧制御弁102は、オイル供給源から供給された油量がライン圧油路101で必要な油量を超えたとき、ドレンポートを閉じたままクラッチ圧供給ポート102bを開き、クラッチ圧油路103へ作動油を供給する。そして、クラッチ圧油路103への供給油量が十分になると、ドレンポートを開いて余剰油をドレン回路112へとドレンする。
ここで、第1クラッチ調圧弁111cは、クラッチ圧油路103内のクラッチ圧を元圧にして第1クラッチ3に供給される第1クラッチ圧を調圧する圧力調整弁である。分岐路103cを流れる作動油は、第1クラッチ調圧弁111cによって第1クラッチ圧に調圧される。
すなわち、このクラッチ圧制御弁104は、入力ポート104aにクラッチ圧油路103の第2調圧路103bが接続され、ドレンポート104bに冷却油路105が接続されている。そして、このクラッチ圧制御弁104では、ハイブリッドコントロールモジュール81からの指示値によってスプールを移動させ、第2調圧路103b内の作動油をドレンポート104bから冷却油路105に逃がすことで、クラッチ圧を調圧する。
なお、クラッチ冷却系Lubにて使用された作動油は、ドレン回路112を介してストレーナ108に回収される。
この電動オイルポンプ吐出油路106には、電動オイルポンプ15の吐出圧を検出する第2圧力センサ95と、圧力リーク弁106aが設けられている。そして、第2圧力センサ95によって監視されている電動オイルポンプ15の吐出圧が所定の上限圧に達したら、圧力リーク弁106aが開いて、電動オイルポンプ吐出油路106内の圧力を逃がす。
そして、切替弁107の入力ポート107cが、油圧供給側ポート107aに連通したとき、電動オイルポンプ吐出油路106とライン圧油路101の第2供給路101bが接続される。また、切替弁107の入力ポート107cが、エンジン始動側ポート107bに連通したとき、電動オイルポンプ吐出油路106とクラッチ圧油路103の第1クラッチ路103aが接続される。
図3は、実施例1にて実行されるエンジン始動時油圧回路制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図3に基づいて、実施例1のエンジン始動時油圧回路制御処理構成を説明する。
ここで、エンジン始動要求は、アクセル開度(アクセル開度センサ92によって検出)と車速(車速センサ93によって検出)に基づき、図示しないモード設定マップ上の運転点がエンジン始動線を横切ってHEVモード領域に入ったとき出力される。
なお、「CL1要求油量」は、第1クラッチ3に供給される油量である。
ここで、「駆動力伝達機構要求油量」は、第2クラッチ5の目標伝達トルクに基づいて設定する第2クラッチ要求油量と、予め設定された無段変速機要求油量との合計値によって設定する。
ここで、「機械式オイルポンプ供給油量」は、機械式オイルポンプ14を作動させるモータ/ジェネレータ4の回転数(モータ回転数センサ87によって検出)に基づいて求める。
ここで、電動オイルポンプ15の作動は、サブモータ12に強電バッテリ21から電力供給し、サブモータ12を駆動することで行う。
ここで、電動オイルポンプ15の回転数制御は、オイルポンプモータコントローラ85により、サブモータ12の回転数を目標回転数に一致させるモータ回転数制御を行うことで実施する。また、サブモータ12の目標回転数は、ステップS2にて設定したCL1要求油量に応じて設定される。つまり、電動オイルポンプ15の吐出油量が、CL1要求油量に対して所定のマージンを持った量となるように制御する。
まず、「比較例のハイブリッド車両用油圧制御装置のエンジン始動時の課題」を説明し、続いて、実施例1のハイブリッド車両用油圧制御装置における「エンジン始動時油圧制御作用」を説明する。
図4は、比較例のハイブリッド車両用油圧制御装置の油圧制御回路を示す油圧回路図である。図5A及び図5Bは、比較例の油圧制御装置における、エンジン始動要求発生時の車両特性を示すタイムチャートであり、図5Aでは、アクセル開度・車速・エンジン始動フラグ・モータ回転数・エンジン回転数・プライマリプーリ入力回転数の各特性を示し、図5Bでは、システム要求油量・機械式オイルポンプ供給油量・駆動力伝達機構要求油量・第1クラッチ(CL1)要求油量・モータトルク・エンジントルクの各特性を示すタイムチャートである。以下、図4及び図5A,図5Bに基づき、比較例のハイブリッド車両用油圧制御装置のエンジン始動時の課題を説明する。
そして、途中位置に第2逆止弁110bが設けられると共に、一端が電動オイルポンプ15の吐出ポート15aに接続された電動オイルポンプ吐出油路106が、ライン圧油路101の第1供給路101aに接続されている。
なお、このとき、第1クラッチ3は解放しているため油圧供給が不要であり、またこの第1クラッチ3及び第2クラッチ5はいずれも解放しているので冷却も不要になっている。そのため、作動油を必要とするシステム全体(駆動力伝達機構Sup、第1クラッチ3、クラッチ冷却系Lub)にて必要な油量(システム要求油量)は、駆動力伝達機構要求油量と等しくなっている。
このため、第1クラッチ3への供給油量がほとんど発生せず、第1クラッチ3の作動応答性が低下して、図5Aに示すように第1クラッチ3の締結時間が増長する。これにより、モータトルクがエンジン2に伝達されず、図5Bに示すように、エンジン2のクランキング時間が増長して車両の加速が鈍るいわゆるヘジテーションが発生する。
また、機械式オイルポンプ14の吐出容量を大きくすることで、機械式オイルポンプ供給油量を増大させてシステム要求油量を賄うことも考えられる。しかし、この場合では、機械式オイルポンプ14でのフリクションが増大し、燃費が悪化するという問題が生じる。
図6A〜図6Dは、実施例1の油圧制御装置における、エンジン始動要求発生時の車両特性を示すタイムチャートであり、図6Aでは、アクセル開度・車速・エンジン始動フラグ・モータ回転数・エンジン回転数・プライマリプーリ入力回転数・電動オイルポンプ回転数の各特性を示し、図6Bでは、システム供給油量・システム要求油量・機械式オイルポンプ供給油量・駆動力伝達機構要求油量・電動オイルポンプ供給油量・第1クラッチ(CL1)要求油量の各特性を示し、図6Cでは、電動オイルポンプフラグ・切替弁状態・ライン圧制御弁状態の各特性を示し、図6Dでは、モータトルク・エンジントルク・システム要求機械式オイルポンプ油圧・機械式オイルポンプ供給油圧・駆動力伝達機構要求油圧・電動オイルポンプ供給油圧・第1クラッチ(CL1)要求油圧の各特性を示す。以下、図6A〜図6Dに基づき、実施例1のエンジン始動時油圧制御作用を説明する。
このとき、図6Bに示すCL1要求油量は、第1クラッチ3を所定時間内に締結するために必要な油量に基づいて予め設定されている。また、駆動力伝達機構要求油量は、第2クラッチ5を締結するために必要な油量と、無段変速機6の変速制御を行うために必要な油量と、に基づいて予め設定されている。
これに対し、時刻t3時点において、エンジン始動要求が発生したことで、CL1要求油量が生じ、システム要求油量が増大する。そのため、機械式オイルポンプ供給油量はシステム要求油量を下回り、機械式オイルポンプ供給油量だけでは、駆動力伝達機構要求油量とCL1要求油量を賄うことができなくなる。
そしてこの結果、システム供給油量がシステム要求油量を上回り、駆動力伝達機構要求油量とCL1要求油量をいずれも確保することができる。
そして、図6Aに示すように、エンジン回転数を急上昇させて、比較例での第1クラッチ完全締結タイミングである時刻t5時点よりも早い時刻t5a時点で第1クラッチ3を完全締結し、比較例での第2クラッチ完全締結タイミングである時刻t6時点よりも早い時刻t6a時点で第2クラッチ5を完全締結してHEVモードに切り替えることができる。
つまり、図6Bに示すように、エンジンクランキングの完了した時刻t4a時点でCL1要求油量が低下すると、これに応じて電動オイルポンプ回転数を低下させ(図6A参照)、電動オイルポンプ供給油量を減少させる(図6B参照)。この結果、電動オイルポンプ15での消費電力を低減させることができて、燃費の向上を図ることができる。
このときには、ステップS4→ステップS10へと進み、電動オイルポンプ15を停止する。
このため、図6Cに示すように、電動オイルポンプフラグがONからOFFへ切り替わり、ライン圧制御弁が調圧状態から閉鎖状態へと切り替わる。
すなわち、機械式オイルポンプ14の吐出油(機械式オイルポンプ供給油量)のみで、駆動力伝達機構Supの必要油量と第1クラッチ3の必要油量(システム供給油量)を賄いつつ、ライン圧制御弁102によってライン圧油路101の調圧制御を行ながら走行していく。なお、電動オイルポンプ15が停止したことで、切替弁状態がエンジン始動側から油圧供給側へと切り替わる。
実施例1のハイブリッド車両用油圧制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
前記機械式オイルポンプ14から吐出された作動油を、前記駆動力伝達機構Supへ供給するライン圧油路101と、
前記ライン圧油路101に設けられ、該ライン圧油路101の油圧を調圧すると共に、クラッチ圧油路103を介して前記ライン圧油路101での余剰油を前記摩擦クラッチ(第1クラッチ3)へ供給するライン圧制御弁102と、
前記電動オイルポンプ15の吐出油路(電動オイルポンプ吐出油路106)に設けられ、該吐出油路(電動オイルポンプ吐出油路106)を、前記ライン圧油路101と前記クラッチ圧油路103とのいずれか一方に接続する切替弁107と、
前記電動オイルポンプ15と、前記ライン圧制御弁102と、前記切替弁107と、を制御する油路制御手段(ハイブリッドコントロールモジュール81)と、を備え、
前記油路制御手段(ハイブリッドコントロールモジュール81)は、前記駆動力伝達機構Sup及び前記摩擦クラッチ(第1クラッチ3)を作動油によって動作させるとき、前記機械式オイルポンプ14の吐出油量が、前記駆動力伝達機構Supと前記摩擦クラッチ(第1クラッチ3)で必要な作動油量よりも少ない場合、前記電動オイルポンプ15を作動させると共に、前記切替弁107によって前記吐出油路(電動オイルポンプ吐出油路106)を前記クラッチ圧油路103に接続する構成とした。
これにより、摩擦クラッチ(第1クラッチ3)への油供給路が駆動力伝達機構Supへの油供給路の下流側にあっても、摩擦クラッチ(第1クラッチ3)の作動応答性の低下を防止することができる。
これにより、(1)の効果に加え、機械式オイルポンプ供給油圧が低くても、駆動力伝達機構Supでの油圧低下を防止して、駆動力伝達機能を確保することができる。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、電動オイルポンプ15の吐出油量の無駄を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
これにより、(1)から(3)のいずれかの効果に加え、電動オイルポンプ15の吐出油が不要な場合には、この電動オイルポンプ15を停止して、燃費の向上を図ることができる。
実施例2は、電動オイルポンプ供給油量によって、第1クラッチ要求油量と、クラッチ冷却要求油量を賄う例である。
ここで、第2クラッチ5の温度は、クラッチ温度センサ88により検出する。また、「閾値温度」は、第2クラッチ5の耐久性に影響を与えると考えられる限界温度であり、任意に設定する。
なお、「CL2冷却要求油量」は、クラッチ冷却系Lubに供給される油量である。このCL2冷却要求油量は、第2クラッチ5の温度に応じて設定する。
なお、ステップS3AにてCL2温度<閾値温度と判断していれば、上記「システム要求油量」は、実施例1と同様にステップS2にて設定した「CL1要求油量」と、ステップS3にて設定した「駆動力伝達機構要求油量」との合計値となる。
そして、YES(機械式オイルポンプ供給油量<システム要求油量)の場合にはステップS5へ進む。NO(機械式オイルポンプ供給油量≧システム要求油量)の場合にはステップS10へ進む。
ここで、電動オイルポンプ15の回転数制御は、オイルポンプモータコントローラ85により、サブモータ12の回転数を目標回転数に一致させるモータ回転数制御を行うことで実施する。また、サブモータ12の目標回転数は、ステップS3AにてCL2温度≧閾値温度と判断した場合では、ステップS2にて設定したCL1要求油量と、ステップS3Bにて設定したCL2冷却要求油量との合計値に応じて設定される。つまり、電動オイルポンプ15の吐出油量が、CL1要求油量とCL2冷却要求油量の合計値に対して所定のマージンを持った量となるように制御する。
Claims (5)
- エンジンと、車両の駆動力を出力すると共に前記エンジンの始動を行うモータと、前記エンジンと前記モータの間に設けられて作動油によって動作する摩擦クラッチと、前記モータと駆動輪の間に設けられて作動油によって動作する駆動力伝達機構と、前記エンジン又は前記モータのいずれかによって作動される機械式オイルポンプと、前記モータとは別の電動モータによって作動される電動オイルポンプと、を備えたハイブリッド車両に搭載され、
前記機械式オイルポンプから吐出された作動油を、前記駆動力伝達機構へ供給するライン圧油路と、
前記ライン圧油路に設けられ、該ライン圧油路の油圧を調圧すると共に、クラッチ圧油路を介して前記ライン圧油路での余剰油を前記摩擦クラッチへ供給するライン圧制御弁と、
前記電動オイルポンプの吐出油路に設けられ、該吐出油路を、前記ライン圧油路と前記クラッチ圧油路とのいずれか一方に接続する切替弁と、
前記電動オイルポンプと、前記ライン圧制御弁と、前記切替弁と、を制御する油路制御手段と、を備え、
前記油路制御手段は、前記駆動力伝達機構及び前記摩擦クラッチを作動油によって動作させるとき、前記機械式オイルポンプの吐出油量が、前記駆動力伝達機構と前記摩擦クラッチで必要な作動油量よりも少ない場合、前記電動オイルポンプを作動させると共に、前記切替弁によって前記吐出油路を前記クラッチ圧油路に接続する
ことを特徴とするハイブリッド車両用油圧制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両用油圧制御装置において、
前記油路制御手段は、前記駆動力伝達機構及び前記摩擦クラッチを作動油によって動作させるとき、前記機械式オイルポンプの吐出油量が、前記駆動力伝達機構と前記摩擦クラッチで必要な作動油量よりも少ない場合、前記ライン圧制御弁を閉鎖する
ことを特徴とするハイブリッド車両用油圧制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたハイブリッド車両用油圧制御装置において、
前記クラッチ圧油路に設けられ、冷却油路を介して前記クラッチ圧油路での余剰油をクラッチ冷却系へ供給するクラッチ圧制御弁を備え、
前記油路制御手段は、前記駆動力伝達機構及び前記摩擦クラッチを作動油によって動作させるとき、前記機械式オイルポンプの吐出油量が、前記駆動力伝達機構と前記摩擦クラッチで必要な作動油量よりも少ない場合、前記クラッチ圧制御弁によって前記クラッチ圧油路の調圧制御を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両用油圧制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両用油圧制御装置において、
前記油路制御手段は、前記クラッチ圧油路にて必要な油量に応じて前記電動オイルポンプの回転数制御を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両用油圧制御装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両用油圧制御装置において、
前記油圧制御手段は、前記駆動力伝達機構及び前記摩擦クラッチを作動油によって動作させるとき、前記機械式オイルポンプの吐出油量が、前記駆動力伝達機構と前記摩擦クラッチで必要な作動油量よりも多い場合、前記電動オイルポンプを停止させると共に、前記ライン圧制御弁によって前記ライン圧油路の調圧制御を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両用油圧制御装置。
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